基于Nport S8458的NM7000B光纖環(huán)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

胡江坤 冉松山 閻旭

摘? ?要： NM7000B導(dǎo)航設(shè)備被多數(shù)機(jī)場儀表著陸系統(tǒng)采用，但存在接入方式單一、監(jiān)控通道單一、冗余性不好和可拓展性低等問題。分析NM7000B運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控原理，歸納出傳統(tǒng)光纖環(huán)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的局限性，提出一種基于MOXA公司Nport S8458服務(wù)器的NM7000B光纖環(huán)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)方案。系統(tǒng)采用“以太網(wǎng)交換機(jī)—光纖接口—串口服務(wù)器”集成方案：一是通過串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)傳輸，實(shí)現(xiàn)CI 1748連接板與Nport S8458的連接;二是利用Nport S8458的Turbo Ring 和Turbo Chain協(xié)議，組成光纖環(huán)網(wǎng)，使軟硬件組成的系統(tǒng)可以通過RealCom功能實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的自動(dòng)監(jiān)控;三是確立TCP Client與TCP Server的分配關(guān)系，對CI 1748連接板與RCA 1750遙控器進(jìn)行協(xié)議匹配。此外，還可充分利用Nport S8458服務(wù)器的RJ45端口，將動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、集中視頻監(jiān)控系統(tǒng)、安防系統(tǒng)中的信息資源通過環(huán)網(wǎng)傳回監(jiān)控終端。光纖環(huán)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)使得接入更多設(shè)備乃至構(gòu)建動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)成為可能，極大提高了監(jiān)控效率。

關(guān)鍵詞： 儀表著陸系統(tǒng);Nport S8458;光纖環(huán)網(wǎng);串口服務(wù)器;冗余性

引言

截至2019年底，我國民用運(yùn)輸機(jī)場數(shù)量達(dá)到238個(gè)[1]，其中大約80%機(jī)場的儀表著陸系統(tǒng)采用Indra公司生產(chǎn)的NM7000B導(dǎo)航設(shè)備。NM7000B為航空器進(jìn)近著陸提供安全、穩(wěn)定、可靠的引導(dǎo)信號，是機(jī)場運(yùn)行和開放的重要基礎(chǔ)設(shè)施。根據(jù)國際民航組織（ICAO）的規(guī)定[2]，導(dǎo)航設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)必須處于實(shí)時(shí)監(jiān)控中，否則該導(dǎo)航設(shè)備不能提供使用，這就使得機(jī)場可能無法正常運(yùn)行。因此，如何構(gòu)建安全、穩(wěn)定、可靠、有效的監(jiān)控體系，一直是導(dǎo)航設(shè)備運(yùn)行管理的重點(diǎn)關(guān)注方向。

目前，大多數(shù)新建或改擴(kuò)建儀表著陸系統(tǒng)的監(jiān)控功能主要通過光端機(jī)、光纖復(fù)用設(shè)備實(shí)現(xiàn)，并定制信號設(shè)備接口卡組成光纖環(huán)網(wǎng)傳輸[3-4]。因?yàn)榘寮枰ㄖ疲悦拷尤胍宦沸盘柧托枰略鲆粔K定制信號板卡，使得接入方式單一、監(jiān)控通道單一，從其他功能上予以拓展基本無從實(shí)現(xiàn)。

針對上述問題，本文提出一種基于MOXA公司Nport S8458服務(wù)器[5]的NM7000B光纖環(huán)網(wǎng)[6-7]監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)方案。該方案可將NM7000B多路監(jiān)控通道與監(jiān)控終端同時(shí)接入光纖環(huán)網(wǎng)上，并預(yù)留光纖接口和網(wǎng)絡(luò)接口，使得接入更多設(shè)備乃至形成動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)成為可能，以期極大提升監(jiān)控系統(tǒng)的集中性、可靠性、冗余性、可拓展性及高效性。

1? NM7000B運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控原理

NM7000B導(dǎo)航設(shè)備主要分為NM7013B航向設(shè)備和NM7033B下滑設(shè)備，其對運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控主要通過CI 1748連接板實(shí)現(xiàn)。CI 1748連接板原理如圖1所示。

CI 1748連接板提供了4種運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控通道。通道1通過Line或者RS-232，連接至遠(yuǎn)端監(jiān)控中心對應(yīng)的RCA 1750遙控器[8]，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)硬件監(jiān)控和設(shè)備開關(guān)機(jī)控制;通道2和通道3通過內(nèi)置或者外置Modem，與安裝有專用監(jiān)控軟件的計(jì)算機(jī)端連接，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)軟件監(jiān)控;通道4通過RS-232或者USB，實(shí)現(xiàn)設(shè)備本地計(jì)算機(jī)監(jiān)控終端對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。當(dāng)使用通道1時(shí)，通道2不可使用。通道1（或者通道2）、通道3、通道4可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控與控制。

2? 傳統(tǒng)光纖環(huán)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

以國內(nèi)大多數(shù)單跑道雙向著陸跑道為例，設(shè)備分布示意圖如圖2所示。其中，光纖環(huán)網(wǎng)監(jiān)控鏈路主要采用CI 1748連接板通道1的Line端口連接至加載有FSK信號板卡的PCM-SDH環(huán)網(wǎng)設(shè)備上，再傳輸至監(jiān)控中心對應(yīng)的RCA 1750遙控器，最后通過RCA 1750連接至計(jì)算機(jī)。傳統(tǒng)光纖環(huán)網(wǎng)連接示意圖如圖3所示。

傳統(tǒng)光纖環(huán)網(wǎng)通過本地環(huán)網(wǎng)光纖設(shè)備和遠(yuǎn)端環(huán)網(wǎng)設(shè)備加載一對定制信號板卡，實(shí)現(xiàn)設(shè)備與對應(yīng)遙控終端在光纖環(huán)網(wǎng)上的“點(diǎn)對點(diǎn)”傳輸;同時(shí)，信號接口僅使用了通道1端口，極大浪費(fèi)了設(shè)備其他通道接口;并且，當(dāng)通道1端口斷開時(shí)，與其連接的監(jiān)控計(jì)算機(jī)終端也斷開，使得設(shè)備處于無法監(jiān)控狀態(tài)，按照相關(guān)規(guī)定，設(shè)備不能提供使用，存在一定安全隱患。此時(shí)，若需要增加其他監(jiān)控通道，則必須在環(huán)網(wǎng)設(shè)備上在繼續(xù)外掛對應(yīng)的硬件板卡或者設(shè)備，在其他通道上實(shí)現(xiàn)光纖環(huán)網(wǎng)上的監(jiān)控。

3? 光纖環(huán)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)改進(jìn)

3.1? Nport S8458介紹

Nport S8458是MOXA公司生產(chǎn)的4 端口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，其集成了網(wǎng)管型以太網(wǎng)交換機(jī)功能。服務(wù)器的應(yīng)用特點(diǎn)有：

（1）該服務(wù)器是一種4 端口 RS-232串口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，支持TCP Client、TCP Server傳輸，支持RealCom模式;

（2）內(nèi)置全功能網(wǎng)管型以太網(wǎng)交換機(jī)功能;

（3）具有4 個(gè)光纖以太網(wǎng)接口和 4 個(gè)以太網(wǎng)接口;

（4）支持 Turbo Ring 和 Turbo Chain（自愈時(shí)間<20 ms）[9-10]兩種冗余協(xié)議，以實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)冗余。

Nport S8458實(shí)物如圖4所示。

3.2? CI 1748與Nport S8458的連接

因?yàn)镹port S8458支持串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)傳輸，所以可以將CI 1748連接板的通道1、通道3、通道4通過一根串口轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)線同時(shí)連接至Nport S8458，如圖5所示。

3.3? 基于Nport S8458的環(huán)網(wǎng)搭建

利用Nport S8458的 Turbo Ring 和 Turbo Chain協(xié)議，將各Nport S8458分配在同一個(gè)IP段，組成光纖環(huán)網(wǎng)，如圖6所示。其中，監(jiān)控終端Nport S8458的4個(gè)串口分別通過串口數(shù)據(jù)線連接至4個(gè)RCA 1750遙控器。并且，計(jì)算機(jī)監(jiān)控終端連接至Nport S8458，使得裝備有專用軟件的計(jì)算機(jī)可以通過RealCom功能訪問環(huán)網(wǎng)內(nèi)任意一個(gè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的軟件監(jiān)控功能。該功能獨(dú)立于遙控器鏈路，極大拓展了監(jiān)控鏈路手段，提高了冗余性。

因?yàn)樵O(shè)備與遙控器是“一對一”關(guān)系，所以除了Nport S8458需采用TCP Client、TCP Server功能實(shí)現(xiàn)設(shè)備與遙控器在環(huán)網(wǎng)上的“點(diǎn)對點(diǎn)”傳輸外，在硬件上，CI 1748連接板也要與RCA 1750進(jìn)行協(xié)議匹配設(shè)置，如表1和表2所示。

由于Nport S8458集成網(wǎng)管型以太網(wǎng)交換機(jī)功能，并具備4個(gè)RJ45端口，因此還可以將設(shè)備所處機(jī)房的動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、集中視頻監(jiān)控系統(tǒng)、安防系統(tǒng)中的信息通過環(huán)網(wǎng)傳回監(jiān)控終端，解決了傳統(tǒng)光纖環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)需要外置交換機(jī)、單獨(dú)配置IP，才能實(shí)現(xiàn)其功能的問題。

4? 結(jié)束語

本文通過研究傳統(tǒng)的儀表著陸系統(tǒng)關(guān)系環(huán)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)接入方式單一、監(jiān)控通道單一、冗余性不好和可拓展性低等問題，提出一種基于MOXA Nport S8458的NM7000B光纖環(huán)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)方案。系統(tǒng)通過“以太網(wǎng)交換機(jī)—光纖接口—串口服務(wù)器”方法，將NM7000B設(shè)備3路監(jiān)控通道同時(shí)接入環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控通道的相互獨(dú)立以及100%利用，極大地提升了系統(tǒng)可靠性以及冗余性。同時(shí)，系統(tǒng)集成網(wǎng)管交換機(jī)功能，可將動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、集中視頻監(jiān)控系統(tǒng)、安防系統(tǒng)中的信息通過環(huán)網(wǎng)傳回監(jiān)控終端，提升了系統(tǒng)的集成性和可擴(kuò)展性。

系統(tǒng)為構(gòu)建安全、穩(wěn)定、可靠、有效的儀表著陸系統(tǒng)導(dǎo)航設(shè)備監(jiān)控體系提供了一種新的建設(shè)思路。

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